Die Brennstoffzelle soll – mit Wasserstoff als Treibstoff – das saubere Auto ermöglichen. Die einzige Emission: Dampf.

Foto: GM; Illustration: DER STANDARD/Fatih
Wann diese Zukunft anbricht, darüber sind sich Hersteller und Experten uneins. Fest steht, dass auf dem Pfad zum emissionsfreien Auto kein Weg am Wasserstoff vorbeiführt.

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Plácido Domingo fährt eines, ebenso Günter Verheugen und US-Talkmaster Jay Leno: ein Wasserstoffauto. Allerdings nicht aus eigenem Antrieb, sondern zur Verfügung gestellt von BMW. Die prominenten Testpiloten sollen vorführen, dass es möglich ist, eine Luxuslimousine mit einem alternativen, umweltfreundlichen Antrieb alltagstauglich einzusetzen.

Der Münchner Autokonzern setzt bei seinem Hydrogen 7, von dem hier die Rede ist, wie auch Mazda beim RX 8 Hydrogen RE auf einen Verbrennungsmotor, der anstelle von Benzin Wasserstoff verfeuert. „Das hat den Vorteil, dass man auf eine bereits ausgereifte Technologie zurückgreifen kann“, erklärt Alexander Sekanina vom Institut für Verbrennungskraftmaschinen und Kraftfahrzeugbau an der TU Wien. „Es ist kurzfristig noch eine Möglichkeit, den Verbrennungsmotor einzusetzen, aber energetisch macht es nicht viel Sinn.“

Denn Wasserstoff enthält deutlich weniger Energie pro Kilogramm als Benzin und Diesel. Und als Gas außerdem extrem wenig Energie pro Kubikmeter. „Wenn man die Energiemenge, die etwa in flüssigem Diesel steckt, mit gasförmigem Wasserstoff speichern will“, schildert Sekanina, „muss man ihn komprimieren oder verflüssigen.“ Beides kostet Energie und verlangt ein anderes Tanksystem im Auto. Flüssiger Wasserstoff etwa, wie ihn der Hydrogen 7 im Tank hat, muss auf minus 253 Grad Celsius heruntergekühlt und bei dieser Temperatur gespeichert werden. Was einen hohen technischen Aufwand bedeutet.

Manfred Klell, Geschäftsführer von HyCentA Research, einem Forschungszentrum für Wasserstoff, weist auf eine weitere Eigenart des Elements hin: „Wasserstoff ist, anders als Erdöl, kein Primärenergieträger. Man muss ihn erst produzieren.“ Und zwar zum Großteil aus Erdgas, mittels Reformierung, eines chemietechnischen Prozesses zur Umwandlung von Kohlenwasserstoffen.

Man muss demnach wieder auf einen fossilen Rohstoff zurückgreifen. In Anbetracht all dieser Hürden – es mangelt zudem an einer Tankstelleninfrastruktur – stellt sich die Frage: Gibt es keine Alternative zum Wasserstoff? „Nein“, meint Gerfried Jungmeier vom Institut für Energieforschung bei Joanneum Research, wo man sich mit diesen Entwicklungen auseinandersetzt.

Übergangslösungen

Erdgasautos, ebenso wie mit Biotreibstoffen angetriebene Fahrzeuge, seien nur eine Übergangslösung. Mittelfristig gelte dies auch für den Wasserstoffverbrennungsmotor – für den Verbrennungsmotor überhaupt. „Wasserstoff und Brennstoffzelle sind die Zukunft“, unterstreicht Jungmeier und weist damit die Richtung der Forschungsbemühungen. Null-Emission und Wirkungsgrad seien ausschlaggebend: „Bei einem Brennstoffzellen-Fahrzeug kommt nur Wasserdampf aus dem Auspuff.“ Es sei kaum ein Motorengeräusch wahrnehmbar. „Der Wasserstoffverbrennungsmotor hingegen stößt neben Dampf auch eine gewisse Menge Stickoxide aus“, erklärt Jungmeier.

Mit der PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) etwa erreichten Prototypen im Fahrzyklus, etwa der Honda FCX, bereits Wirkungsgrade von 50 Prozent und kämen somit schon an die Leistungen von aktuellen Verbrennungskraftmaschinen heran, wie Viktor Hacker vom Christian-Doppler-Labor für Brennstoffzellensysteme (siehe Interview) erklärt. Das Funktionsprinzip ist bei allen Arten von Zellen gleich: Sie erzeugen aus Wasserstoff und Sauerstoff elektrischen Strom, der mit einem Elektromotor genutzt wird. Kleinserien dieser Brennstoffzellenautos soll es laut den Herstellern bereits 2010 geben. Mit dem Verkauf ist allerdings nicht vor 2020 zu rechnen.

Eine weitere Herausforderung sieht Energieforscher Jungmeier darin, „Öko-Wasserstoff“ mit Strom aus erneuerbaren Energiequellen durch Elektrolyse von Wasser herzustellen. „Erst dadurch können die Umweltvorteile – über den gesamten Lebenszyklus betrachtet – lukriert werden.“ Im nächsten Jahr soll eine solche „Öko-Wasserstoff-Tankstelle“ am HyCentA in Graz entstehen, erzählt Manfred Klell.

Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Konferenz

Er wird kommende Woche (13. Dezember) wie Alexander Sekanina und Viktor Hacker an einer Wasserstoff- und Brennstoffzellen-Konferenz in Wien teilnehmen, veranstaltet von der Plattform Austrian Agency for Alternative Propulsion Systems (A3PS) des Infrastrukturministeriums. In diesem Rahmen werden Projekte, F&E-Institutionen, Firmenstrategien und technologiepolitische Förderinstrumente in Deutschland und Österreich vorgestellt.

Unter den Teilnehmern auch Ewald Wahlmüller von Fronius. Dort ist es gelungen, die „Fronius Energiezelle“ zu entwickeln, ein hybrides Brennstoffzellensystem, das Energie aus Solaranlagen in Wasserstoff speichert und bedarfsgerecht verfügbar macht. Sie wird bereits erfolgreich bei einem Logistikzug eingesetzt. Der Testbetrieb läuft bis Oktober 2008. Ob sie jemals ihren Weg in ein Auto finden wird, ist nicht die einzige offene Frage, die es rund um die automobile Zukunft noch gibt. (Markus Böhm/DER STANDARD, Printausgabe, 5. Dezember 2007)